对于函数f(x),若f(x0)=x0,则称x0为f(x)的:“不动点”;若f[f(x0)]=x0,则称x0为f(x)的“稳定点”.函数f(x)的“不动点”和“稳定点”的集合分别记为A和B,即A={x|f[f(x)]=x}.
(1)设函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0),且A=∅,求证:B=∅;
(2)设函数f(x)=3x+4,求集合A和B,并分析能否根据(1)(2)中的结论判断A=B恒成立?若能,请给出证明,若不能,请举以反例.在线课程解:∵A={x|f[f(x)]=x}=∅,
∴ax2+bx+c=x无解
即△=(b-1)2-4a<0
①当a>0时,二次函数y=f(x)-x,即y=ax2+(b-1)x+c的图象在x轴的上方
∴?x∈R,f(x)-x恒成立
∴?x∈R,f(x)>x恒成立
∴?x∈R,f[f(x)]>f(x)>x恒成立,即B=∅;
②当a<0时,同理可证B=∅;
综上,对于函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0),当A=∅时,B=∅;
(2)由f(x)=x,f(x)=3x+4得3x+4=x,解得x=-2
由f[f(x)]=x得3(3x+4)+4=x,解得x=-2
∴A=B={-2}
但A=B不能恒成立,如f(x)为如下对应关系时:
f(1)=1,f(2)=3,f(3)=2
则有A={1},B={1,2,3}使A≠B
分析:(1)由已知中不动点的定义,由函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)结合二次方程的根的个数与△的关系,可得结论;
(2)由已知中不动点的定义,由函数f(x)=3x+4,求出集合A和B,另可举出反例f(1)=1,f(2)=3,f(3)=2,推翻结论A=B恒成立
点评:本题考查的知识点是函数恒成立问题,二次函数的性质,其中正确理解不动点的定义是解答的关键,另外举反例难度较大.
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